(57)【要約】      （修正有）【課題】シリヤルインタフェースを介して、追加的な導線を必要しない形で、情報を安全性で確実に伝送をする可能とするモジュール式数値制御装置を提供すること。【解決手段】少なくとも一つのモジュール２０，４００には、別のモジュール２０にデータパケットを伝送するためのデータパケット生成ユニット４０や、データパケット処理ユニット６０が配備されており、このユニットを用いて、同じくマイクロプロセッサユニット３０の機能とは独立して、データパケットを処理可能であるか、少なくとも一つの別のモジュール１０に伝送可能であるか、或いはこれらの両方が可能である。これらのデータパケットは、少なくとも一つの安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスを含んでいる。【選択図】  図１
2006244489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプロセッサユニット（３０）を一つずつ備え、情報をデータパケットの形式で伝送するためのシリアルデータ伝送チャネル（８０；４８０）を介して互いに接続された、少なくとも二つのモジュール（１０，２０；３００，４００）から成るモジュール式数値制御装置であって、
少なくとも一つのモジュール（１０；３００）には、データパケットを生成するとともに、少なくとも一つの別のモジュール（２０；４００）にデータパケットを伝送するためのデータパケット生成ユニット（４０；３１０；６３０）を配備しており、このデータパケット生成ユニット（４０；３１０；６３０）が、マイクロプロセッサユニット（３０）の機能とは独立して動作し、
少なくとも一つのモジュール（２０；４００）には、データパケット処理ユニット（６０；３２０，４１０，４２０；６２０）が配備されており、このユニットを用いて、マイクロプロセッサユニット（３０）の機能とは独立して、データパケットを処理可能であるか、少なくとも一つの別のモジュール（１０，２０；３００，４００）に伝送可能であるか、或いはこれらの両方が可能であり、
これらのデータパケットが、少なくとも一つの安全信号（ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮ，ＳＨ１＿ＩＮ’，ＳＨ２＿ＩＮ’）のステータスを含んでいるモジュール式数値制御装置。
【請求項２】
データパケット生成ユニット（４０；３１０；６３０）には、少なくとも一つの安全信号（ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ１＿ＩＮ’）が供給されており、この少なくとも一つの安全信号（ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ１＿ＩＮ’）のステータスを、データパケット生成ユニット（４０；３１０；６３０）によって生成されるデータパケットにペーストすることが可能である請求項１に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項３】
当該のデータパケットの生成と伝送が、所定の時間間隔内に行われる請求項１又は２に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項４】
データパケット処理ユニット（６０；３２０，４１０，４２０；６２０）が、データパケットに含まれる少なくとも一つの安全信号（ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮ，ＳＨ１＿ＩＮ’，ＳＨ２＿ＩＮ’）に応じて、少なくとも一つの停止信号（ＳＨ１＿ＯＵＴ，ＳＨ２＿ＯＵＴ）を出力する請求項１から３までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項５】
データパケット処理ユニット（６０；３２０，４１０，４２０；６２０）には、少なくとも一つの安全信号（ＳＨ２＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮ’）が供給されており、その信号のステータスを、受信したデータパケットにペーストすることが可能であり、このデータパケットを少なくとも一つの別のモジュール（１０，２０；３００，４００）に伝送することが可能である請求項１から４までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項６】
当該の少なくとも二つのモジュール（１０，２０；３００，４００）が、主計算機（１０）と、シリアルデータ伝送チャネル（８０）を介して、直列接続の形式で互いに接続された少なくとも一つの制御器ユニット（２０）とであり、
この主計算機（１０）には、データパケット生成ユニット（４０）が配置されており、
この少なくとも一つの制御器ユニット（２０）には、データパケット処理ユニット（６０）が配備されている請求項１から４までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項７】
当該の少なくとも二つのモジュール（１０，２０；３００，４００）が、主計算機（３００）と、シリアルデータ伝送チャネル（４８０）を介して、直列接続の形式で互いに接続された少なくとも一つの制御器ユニット（４００）とであり、
この主計算機（３００）には、データパケット生成ユニット（３１０）が配置されており、
この少なくとも一つの制御器ユニット（４００）には、主計算機（３００）の方向から到来するデータパケットを処理することが可能であるとともに、直列接続のその次の制御器ユニット（４００）に伝送することが可能である、第一データパケット処理ユニット（４１０）が配備されており、
この少なくとも一つの制御器ユニット（４００）には、直列接続の最終制御器ユニット（４００）の方向から到来するデータパケットを処理することが可能であるとともに、主計算機（３００）の方向に伝送することが可能である、第二データパケット処理ユニット（４２０）が配備されている請求項１から５までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項８】
シリアルデータ伝送チャネル（４８０）が、送信チャネル（４９０）と受信チャネル（５００）とを備えており、直列接続の最終制御器ユニット（４００）では、送信チャネル（４９０）が、受信チャネル（５００）と接続されており、そのため、主計算機（３００）の方向から直列接続の最終制御器ユニット（４００）に到来するデータパケットを、主計算機（３００）の方向に再び伝送することが可能である請求項７に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項９】
主計算機（３００）には、データパケットを処理するための最終データパケット処理ユニット（３２０）が更に配備されており、このユニットが、受信したデータパケットに含まれる少なくとも一つの安全信号（ＳＨ２＿ＩＮ）のステータスに応じて、停止信号（ＳＨ２＿ＯＵＴ）を切り換える請求項７又は８に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１０】
当該の主計算機が、第二データパケット生成ユニット（６３０）を更に備えており、
直列接続の最終制御器ユニット（４００）が、シリアルデータ伝送チャネル（４８０）を介して、主計算機（３００）と更に接続されており、データパケット生成ユニット（３１０）から最終制御器ユニット（４００）の方向にも、第二データパケット生成ユニット（６３０）から直列接続のそれとは反対の方向にもデータパケットを伝送することが可能である請求項７に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１１】
主計算機（３００）には、直列接続の最終制御器ユニット（４００）の方向から到来するデータパケットを処理するための最終データパケット処理ユニット（３２０）が更に配備されている請求項１０に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１２】
主計算機（３００）には、直列接続の第一制御器ユニット（４００）の方向から到来するデータパケットを処理するための第二最終データパケット処理ユニット（６２０）が更に配備されている請求項１０又は１１に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１３】
第二最終データパケット処理ユニット（６２０）が、受信したデータパケットに含まれる少なくとも一つの安全信号（ＳＨ２＿ＩＮ）のステータスに応じて、停止信号（ＳＨ２＿ＯＵＴ）を切り換える請求項１２に記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１４】
主計算機（３００）には、データパケット生成ユニット（３１０）に対して第一内部安全信号（ＳＨ１＿ＩＮ’）を出力する主計算機監視ユニット（３５０）が有り、この安全信号のステータスは、所定の時間間隔を上回った場合に変化し、主計算機監視ユニット（３５０）での所定の時間間隔の計測を、マイクロプロセッサユニット（３０）からのトリガー配線（３６０）を介してリセットすることが可能である請求項７から１３までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【請求項１５】
少なくとも一つの制御器ユニット（４００）には、第一データパケット処理ユニット（４１０）に対して第二内部安全信号（ＳＨ２＿ＩＮ’）を出力する制御器監視ユニット（５２０）が有り、この安全信号のステータスは、所定の時間間隔を上回った場合に変化し、制御器監視ユニット（５２０）での所定の時間間隔の計測を、マイクロプロセッサユニット（３０）からのトリガー配線（５３０）を介してリセットすることが可能である請求項７から１４までのいずれか一つに記載のモジュール式数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１にもとづくモジュール式数値制御装置に関する。このようなモジュール式数値制御装置では、シリアルインタフェースを介して、安全性に関連した情報を信頼できる形で伝送することができるものとする。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置（numerical Control;NC）は、主に工作機械を制御するために用いられており、基本的には主計算機と少なくとも一つの制御器ユニットの二つの機能ユニットに分けることができる。
【０００３】
主計算機は、キーボードやモニターなどのＮＣの操作に必要なユーザインタフェースを提供するとともに、プログラムを作成、保存、実行する働きを有する。制御器ユニットには、変換モジュールを駆動する働きを持つ制御回路が有り、この変換モジュールが、更にモーターを駆動する。更に、制御器ユニットは、プログラム実行中において、制御回路を持続的に制御するために必要な実際値を捕捉するためのデジタルインタフェースとアナログインタフェースの両方又は一方を備えている。捕捉する実際値は、例えば、位置の値（姿勢の値）、速度値、加速度値、或いは電流値とすることができる。制御器ユニットも、主計算機と同様に、マイクロプロセッサで制御される。
【０００４】
主計算機と制御器ユニットを空間的に分離して配置したいという要求が、しばしば生じる。そのような場合、ユーザーに対する人間工学的な観点にもとづき、最適に配置されたユーザーインタフェースを実現するために、主計算機をキーボード及びモニターと共に一つの筐体内に統合するのが有効である。同様に、最適な信号品質のパルス幅変調された制御信号を保証するために、制御器ユニットを変換器の近くに配置するのが望ましい。
【０００５】
この場合、これらの空間的に分離されたユニット間のデータ伝送のためには、パラレルインタフェースによるデータ伝送用ケーブルと比べて、非常に安価で取り扱いが容易である、少数の心線しかないケーブルを用いることができるので、シリアルインタフェースが適している。
【０００６】
そのようなシステムアーキテクチャでは、マイクロプロセッサ制御によるユニットが、シリアルインタフェースを介して、どのデータを伝送するのかを決定するので、安全性に関連した情報の伝送が問題であると考えられる。そのため、例えば、プログラム障害又は外部からの影響（例えば、動作電圧の変動、モジュールの過熱）によって引き起こされるマイクロプロセッサ制御ユニットの機能障害の際に、安全性に関連した情報が伝送されないということが起こる場合がある。特に安全性に関わる緊急停止の場合には、工作機械での材料の破損から操作オペレータの身体及び生命を危険に曝すことにまで及ぶ危険な結果となる場合がある。
【０００７】
特許文献１は、差動二線式インタフェースを介して互いに通信する、モーター制御モジュールと、入出力モジュールと、プロセッサモジュールとから構成されるモジュール式モーター制御システムを記載している。停止信号を確実に伝送するために、二線式インタフェースと平行して、すべてのモジュールに繋がる別の導線を配備している。こうすることによって、データ伝送の障害の場合においても、二線式インタフェースを介した確実な停止が保証される。
【０００８】
この解決法の欠点は、一方では一本の追加の導線が必要であること、他方ではこの一本の追加の導線を介して、一つの専用の信号だけを伝送することが可能なことである。
【特許文献１】米国特許発明明細書第５，２７４，３１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のことから、この発明の課題は、シリアルインタフェースを介して、安全性に関係した情報の確実な伝送を、そのために追加的な導線を用いる必要がない形で可能とする、モジュール式数値制御装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１にもとづくモジュール式数値制御装置によって解決される。このモジュール式数値制御装置の有利な詳細は、請求項１の従属請求項により明らかとなる。
【００１１】
ここで、マイクロプロセッサユニットを一つずつ備えており、情報をデータパケットの形式で伝送するためのシリアルデータ伝送チャネルを介して互いに接続された、少なくとも二つのモジュールから構成されるモジュール式数値制御装置を提案する。少なくとも一つのモジュールには、データパケットを生成して、少なくとも一つの別のモジュールにデータパケットを伝送するためのデータパケット生成ユニットが配備されている。この場合、データパケット生成ユニットは、マイクロプロセッサユニットの機能とは独立して動作する。更に、少なくとも一つのモジュールには、データパケット処理ユニットが配備されており、このユニットを用いて、同じくマイクロプロセッサユニットの機能とは独立して、データパケットを処理することと少なくとも一つの別のモジュールに伝送することの両方又は一方が可能である。これらのデータパケットは、少なくとも一つの安全信号のステータスを含んでいる。
【００１２】
この発明の更なる利点及び詳細は、図面にもとづく以下の記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明によるモジュール式数値制御装置を図示している。この装置は、主計算機１０と制御器ユニット２０の二つのモジュールから構成されている。両方のモジュールは、マイクロプロセッサユニット３０を一つずつ備えている。主計算機１０は、安全信号ＳＨ１＿ＩＮが供給されるデータパケット生成ユニット４０と主送信ユニット５０とを更に備えている。制御器ユニット２０には、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴを出力するデータパケット処理ユニット６０と第一受信ユニット７０とが有る。主計算機１０と制御器ユニット２０は、シリアルデータ伝送チャネル８０を介して接続されており、このチャネルは、主送信ユニット５０と第一受信ユニット７０とから構成されており、このチャネルを用いて、送信チャネル９０を介して、主計算機１０から制御器ユニット２０への単方向データ伝送が可能である。
【００１４】
マイクロプロセッサユニット３０の種類と構成は、任意とすることができるので、主計算機１０と制御器ユニット２０では、それらに同じ符号を付与している。しかし、明らかに主計算機１０のマイクロプロセッサユニット３０と制御器ユニット２０のマイクロプロセッサユニット３０とを全く異なるものとすることができることを指摘しておきたい。即ち、主計算機１０のマイクロプロセッサユニット３０を、例えば、入力機器（キーボード、マウス）を介しての命令の受信と処理、モニターへの情報の表示、記録媒体でのデータの管理に適したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とすることができる。それに対して、制御器ユニット２０のマイクロプロセッサユニット３０を、信号プロセッサによって制御するとともに、制御回路及び実際値（位置の値、電流値等）を捕捉して、更に駆動軸を駆動する変換モジュールを駆動するためのインタフェースを配備することができる。
【００１５】
主計算機１０は、例えば、モジュール式数値制御装置により制御される工作機械によって加工物を処理するために、プログラムを実行している間に、等しい時間間隔でデータ、例えば、目標値を制御器ユニット２０に伝送する。この場合、主計算機１０のマイクロプロセッサユニット３０からの伝送すべきデータは、データパケット生成ユニット４０に供給される。このデータパケット生成ユニットは、伝送すべきデータと安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスとから、データパケットを等しい時間間隔で構成して、このパケットをシリアルデータ伝送チャネル８０を介して、制御器ユニット２０のデータパケット処理ユニット６０に伝送する。データパケット処理ユニット６０は、データパケットに含まれるデータを制御器ユニット２０のマイクロプロセッサユニット３０に転送するとともに、安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスに応じて、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴをオン又はオフに切り換える。
【００１６】
この場合、主計算機１０のデータパケット生成ユニット４０でのデータパケットの構成と、シリアルデータ伝送チャネル８０を介したデータパケットの伝送と、それに続くデータパケット処理ユニット６０でのデータパケット、特に安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスの評価とは、マイクロプロセッサユニット３０とは独立している。このことは、一方では主計算機１０のマイクロプロセッサユニット３０が障害の場合でも、更なるデータパケットが構成されて伝送されることを、他方では制御器ユニット２０のマイクロプロセッサユニット３０が障害の場合でも、データパケットを受信した際に、安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスが検査されて、場合によっては、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴにより緊急停止が発動されることを意味する。データパケット生成ユニット４０とデータパケット処理ユニット６０とを、専用の独立した時間基準を備えたデジタル状態制御オートマトン（状態機械）として実現するのが、特に有利であることが分かっている。このような回路は、例えば、プログラミング可能な論理部品、特にＦＰＧＡに統合することができる。
【００１７】
図２は、この発明によるモジュール式数値制御装置の別の実施構成のブロック接続図を図示している。この装置は、一つの主計算機１０と、シリアルデータ伝送チャネル８０を用いて、直列接続の形式で互いに接続された、二つの制御器ユニット２０とから構成される。図１と比べて、制御器ユニット２０は、第一送信ユニット１００を更に備えており、この送信ユニットは、送信チャネル９０と直列接続の後続の制御器ユニット２０の第一受信ユニット７０と共に、シリアルデータ伝送チャネル８０を構成している。主計算機１０を直列接続の第一制御器ユニット２０と接続するシリアルデータ伝送チャネル８０は、図１と同様に、主送信ユニット５０と、送信チャネル９０と、直列接続の第一制御器ユニット２０の第一受信ユニット７０とから構成される。この実施構成のデータパケット処理ユニット６０は、それが、第一に安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスを評価し、場合によっては停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴにより緊急停止を発動し、第二にデータパケットに含まれるデータをマイクロプロセッサユニット３０に供給し、第三に到来したデータパケットを、そのパケットを直列接続の後続の制御器ユニット２０に伝送する第一送信ユニット１００に再送するように構成される。
【００１８】
このようにして、主計算機１０から発信された安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスは、直列接続のすべての制御器ユニット２０に順次伝送される。データパケット生成ユニット４０も、データパケット処理ユニット６０も、マイクロプロセッサユニット３０とは独立して動作するので、一つ以上のマイクロプロセッサユニット３０が障害の場合でも、安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスの伝送が保証される。
【００１９】
直列接続の第二制御器ユニット２０の第一送信ユニット１００の出力において破線で表示した通り、図２の実施構成を多数の更なる制御器ユニット２０に拡張することが可能である。
【００２０】
次に、図３は、この発明によるモジュール式数値制御装置の有利な実施構成を図示している。この装置は、一つの主計算機３００と、主計算機３００を出発点として、直列接続の形式で互いに接続された二つの制御器ユニット４００とから構成される。
【００２１】
主計算機３００は、マイクロプロセッサユニット３０以外に、データパケット生成ユニット３１０と、最終データパケット処理ユニット３２０と、主送信ユニット３３０と、主受信ユニット３４０とを備えている。データパケット生成ユニット３１０は、前の二つの例と同様に、安全信号ＳＨ１＿ＩＮを供給する。それに対して、最終データパケット処理ユニット３２０は、停止信号ＳＨ２＿ＯＵＴを出力する。
【００２２】
制御器ユニット４００は、第一データパケット処理ユニット４１０と、第二データパケット処理ユニット４２０と、第一受信ユニット４３０と、第一送信ユニット４４０と、第二受信ユニット４５０と、第二送信ユニット４６０とから構成される。更に、各制御器ユニット４００には、マイクロプロセッサユニット３０が有る。第一データパケット処理ユニット４１０には、安全信号ＳＨ２＿ＩＮが供給される一方、第二データパケット処理ユニット４２０は、二つの停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴとＳＨ２＿ＯＵＴを出力する。
【００２３】
この有利な実施例では、主計算機３００を直列接続の第一制御器ユニット４００又は複数の制御器ユニット４００と順次接続するシリアルデータ伝送チャネル４８０が、双方向型に設計されている。即ち、主計算機３００を直列接続の第一制御器ユニット４００と接続するシリアルデータ伝送チャネル４８０は、送信チャネル４９０を介して第一受信ユニット４３０にデータパケットを送信する主送信ユニット３３０と、受信チャネル５００を介して、第二送信ユニット４６０からデータパケットを受信する主受信ユニット３４０とから構成される。これと同様に、制御器ユニット４００を順次接続するシリアルデータ伝送チャネル４８０は、送信チャネル４９０を介して、直列接続の後続の制御器ユニット４００の第一受信ユニット４３０にデータパケットを送信する第一送信ユニット４４０と、受信チャネル５００を介して、直列接続の後続の制御器ユニット４００の第二送信ユニット４６０からデータパケットを受信する第二受信ユニット４５０とから構成される。
【００２４】
シリアルデータ伝送チャネル４８０を構成するのに特に適した、更に拡張されたシリアルデータインタフェースは、特にローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の分野において周知であり、ＦＡＳＴ  ＥＴＨＥＮＥＴ（ＩＥＥＥ標準規格８０２．３−２００２）という名称を持っている。ＩＥＥＥ標準規格８０２．３と記載される、このデータ伝送方式は、主にオフィス向け技術として大量のデータを伝送するために開発されたものであり、そのため決まった時間応答を持たないので、時間に厳しいアプリケーションに対しては、確かに限定的にしか適していない。しかし、ＩＥＥＥ標準規格８０２．３の物理レベル（ＯＳＩ／ＩＳＯレイヤモデルのレイヤ１）をベースとして、リアルタイム能力を持つデータ伝送システムを構成することができる。このシステムは、特に多数の部品が有利な価格でマーケットに提供されている実証済みの技術を用いることができるという利点を持つ。
【００２５】
主計算機３００のデータパケット生成ユニット３１０は、このユニットが、プログラムの実行中に、所定の有利な等しい時間間隔で、マイクロプロセッサユニット３０から送られてきたデータと安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスとから、データパケットを構成して、シリアルデータ伝送チャネル４８０を介して、直列接続の第一制御器ユニット４００に送信するように構成されている。前の二つの実施例とは異なり、マイクロプロセッサユニット３０がデータパケット生成ユニット３１０に送るデータは、書き込みアクセスと読み出しアクセスの両方又は一方であるか否かの情報をも更に含んでいる。データパケットの構成と伝送は、前の二つの実施例と同様に、マイクロプロセッサユニット３０と独立して行われる。機能障害により、データパケット生成ユニット３１０において、マイクロプロセッサユニット３０からデータが到来しない場合、データパケット生成ユニット３１０は、伝送すべきデータを収容するために設けられた領域を空とした、或いはそもそもそのような領域を持たないデータパケットを構成する。制御器ユニット４００の第一データパケット処理ユニット４１０では、受信したデータパケットに含まれるデータを読み出して、マイクロプロセッサユニット３０に再送している。更に、第一データパケット処理ユニット４１０は、安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスをデータパケットにペーストして、そのパケットを直列接続の後続の制御器ユニット４００に更に送信している。
【００２６】
直列接続の最後の制御器ユニット４００では、送信チャネル４９０が、受信チャネル５００と接続されている、即ち、第一送信ユニット４４０から送信されて来たデータパケットは、逆の方向に送り返されて、第二受信ユニット４５０を介して、制御器ユニット４００の第二データパケット処理ユニット４２０に到達する。この処理ユニットは、安全信号ＳＨ１＿ＩＮとＳＨ２＿ＩＮのステータスを評価し、安全信号ＳＨ１＿ＩＮとＳＨ２＿ＩＮのステータスに応じて、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴとＳＨ２＿ＯＵＴをオン又はオフに切り換える。更に、第二データパケット処理ユニット４２０は、読み出しアクセスの場合、そのユニットにマイクロプロセッサユニット３０から供給されるデータをデータパケットにペーストして、シリアルデータ伝送チャネル４８０を介して、主計算機３００の方向に対して最も近い制御器ユニット４００に再送する。この点に関して、データパケットの再送は、マイクロプロセッサユニット３０の機能とは独立して動作する、即ち、マイクロプロセッサユニット３０が第二データパケット処理ユニット４２０にデータを伝えない場合でも、データパケットが再送されることを、もう一度指摘しておきたい。
【００２７】
最終的に、データパケットは、主計算機３００の最終データパケット処理ユニット３２０に到達する。この処理ユニットは、データパケットに含まれる、場合によっては制御器ユニット４００によって修正されたデータを、更なる処理のためにマイクロプロセッサユニット３０に送る。主計算機３０にも、安全性に関係したユニットが接続されていた場合、最終データパケット処理ユニット３２０は、安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスを評価して、それに応じて、停止信号ＳＨ２＿ＯＵＴをオン又はオフに切り換える。
【００２８】
この有利な実施例では、安全信号ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮと停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴ，ＳＨ２＿ＯＵＴとの間の関係は、以下の通り制御される。
【００２９】
安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスは、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴの状態を直接決定する、即ち、ＳＨ１＿ＩＮのステータスが障害として通報され、そして、各制御器ユニット４００では、停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴが作動状態に切り換えられる。
【００３０】
すべての安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスは、論理和を取られる、即ち、一つの制御器ユニット４００からの安全信号ＳＨ２＿ＩＮが障害を示したら直ちに、すべての停止信号ＳＨ２＿ＯＵＴが作動状態に切り換えられる。
【００３１】
当業者には分かる通り、この安全信号ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮと停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴ，ＳＨ２＿ＯＵＴの間の関係は、全く別の形で制御することもできる。即ち、例えば、安全信号ＳＨ１＿ＩＮが、所定の制御器ユニット４００の動作を停止することだけに作用するようにすることができる。同じことが、安全信号と停止信号の数に関しても言える。即ち、任意の数の安全信号が、単一の停止信号によって、モジュール式数値制御部により制御されるすべてのモジュールを停止するようにすることができる。
【００３２】
安全信号ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮの他に又はその代わりに、内部安全信号を生成することもできる。即ち、主計算機３００には、主計算機監視ユニット３５０が破線で示されており、その出力を介して、内部安全信号ＳＨ１＿ＩＮ’がデータパケット生成ユニット３１０に到達する。それと同様に、制御器ユニット４００には、制御器監視ユニット５２０が配備されており、その出力を介して、内部安全信号ＳＨ２＿ＩＮ’が第一データパケット処理ユニット４１０に供給される。
【００３３】
従来技術では、このような監視ユニットは、ウォッチドッグ回路として知られている。その機能は、基本的に再トリガー型単安定フリップフロップに相当する。この回路が、その設定された切換時間内に定期的にトリガーパルスによってリセットされている限り、その出力レベルは、同じ状態のままである。この所定の時間間隔が侵害された、即ち、二つのトリガーパルス間の時間が、設定された切換時間を上回った場合、この回路の出力レベルが変化する。実際には、ウォッチドッグ回路は、例えば、トリガーパルスによってリセット可能である、オーバーフロー出力を持つ自走タイマーにより実現することができる。トリガーパルスが来ないと、タイマーがオーバーフローし、オーバーフロー出力レベルが変化することとなる。
【００３４】
図３の例では、主計算機監視ユニット３５０は、トリガー配線３６０を介して、主計算機３００のマイクロプロセッサユニット３０からトリガーパルスを受けている。主計算機監視ユニット３５０が、内部安全信号ＳＨ１＿ＩＮ’のステータスを変化させることを阻止するためには、主計算機３００で実行するプログラムは、主計算機監視ユニット３５０の設定された切換時間以内に常にプログラム命令によって、トリガーパルスを生成するように記述されなければならない。トリガーパルスを生成するプログラム命令が、例えば、プログラム障害によって、もはや実行されない、或いは実行が遅すぎる機能障害となった場合には、トリガーパルスが到来しない。そのため、所定の時間間隔を上回って、内部安全信号ＳＨ１＿ＩＮ’のレベルが変化することとなる。
【００３５】
同じことが、制御器監視ユニット５２０にも言える。このユニットは、トリガー配線５３０を介して、制御器ユニット４００のマイクロプロセッサユニット３０から、そのトリガーパルスを受けている。ここで、トリガーパルスの停止は、内部安全信号ＳＨ２＿ＩＮ’のレベルによって通報されることとなる。
【００３６】
従って、内部安全信号ＳＨ１＿ＩＮ’とＳＨ２＿ＩＮ’のステータスを含むデータパケットの構成と送信は、前述した通り、マイクロプロセッサユニット３０の機能とは独立して行われるので、マイクロプロセッサユニット３０の機能障害の場合に、モジュール式数値制御部と接続されたすべての駆動部の緊急停止が発動可能であることが保証される。
【００３７】
最後に、図４は、この発明によるモジュール式数値制御装置の第四の実施構成のブロック接続図を図示している。図４においては、見易くするために、図３で記載していた内部安全信号を生成するための監視ユニットを図示することを省略している。
【００３８】
図３に図示した例と異なり、図４の主計算機３００は、第二主受信ユニット６００と、第二主送信ユニット６１０と、第二最終データパケット処理ユニット６２０と、第二データパケット生成ユニット６３０とを更に備えている。
【００３９】
第二主受信ユニット６００は、送信チャネル４９０を介して、直列接続の最終制御器ユニット４００の第一送信ユニット４４０と接続されており、第二主送信ユニット６１０は、受信チャネル５００を介して、最終制御器ユニット４００の第二受信ユニット４５０と接続されている。このようにして、又もや直列接続の最終制御器ユニット４００を主計算機３００と接続するシリアルデータ伝送チャネル４８０が構成されている。
【００４０】
第二最終データパケット処理ユニット６２０と第二データパケット生成ユニット６３０は、最終データパケット処理ユニット３２０又はデータパケット生成ユニット３１０と同様に動作する。第二データパケット生成ユニット６３０には、安全信号ＳＨ１＿ＩＮが供給される。このユニットは、所定の時間間隔で、マイクロプロセッサユニット３０からそのユニットに供給されるデータと安全信号ＳＨ１＿ＩＮのステータスとから、データパケットを構成して、そのパケットをシリアルデータ伝送チャネル５００を介して、直列接続の最終制御器ユニット４００に送信する。第二最終データパケット処理ユニット６２０は、シリアルデータ伝送チャネル４９０を介して、データパケットを受け取り、それを処理して、安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスに応じて、停止信号ＳＨ２＿ＯＵＴを切り換える。第二最終データパケット処理ユニット６２０と第二データパケット生成ユニット６３０の機能は、又もやマイクロプロセッサユニット３０の機能とは独立している。
【００４１】
制御器ユニット４００の第一データパケット処理ユニット４１０はそれぞれ、それらが、安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスを到来したデータパケットにペーストして、そのパケットを直列接続の後続の制御器ユニット４００に転送している。それに対して、安全信号ＳＨ１＿ＩＮとＳＨ２＿ＩＮのステータスに応じた、安全信号ＳＨ１＿ＩＮとＳＨ２＿ＩＮの評価、特に停止信号ＳＨ１＿ＯＵＴとＳＨ２＿ＯＵＴの切り換えは、制御器ユニット４００においては、第二データパケット処理ユニット４２０でだけ行われる。このため、データパケット生成ユニット３１０には、図３の実施例とは異なり、安全信号は供給されず、最終データパケット処理ユニット３２０は、停止信号を出力しない。このユニットに代わって、データパケット生成ユニット３１０が、生成されたデータパケットの安全信号のステータスを収容すべき領域に、非作動の安全信号に対応する値を設定する。
【００４２】
安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスがすべての制御器ユニットに到達することを保証するために、第二データパケット処理ユニット６２０が、到来したデータパケットに含まれる安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスから信号ＳＨ２＿ＩＮを再構成して、その信号を第二データパケット生成ユニット６３０に供給し、このユニットは、又もやこのユニットが生成するデータパケットに、この信号をペーストする。この措置が無いと、安全信号ＳＨ２＿ＩＮのステータスを含むデータパケットが、主計算機３００の方向にのみ転送されることとなるので、例えば、最終制御器ユニット４００の前に有る制御器ユニット４００は、安全信号ＳＨ２＿ＩＮが、最終制御器ユニット４００が障害であることを示しているという問題を認識しないこととなる。
【００４３】
この実施例では、データパケットが、直列接続のすべての制御器ユニットを二回通過する必要はなく、直列接続の一回の周回後に直ちに主計算機３００に戻って来るということが、特に有利である。更に、データパケットが、二つの方向から制御器ユニットに送信されており、それによって、より高い伝送の安全性が達成可能である。言い換えれば、二重リング構造が形成されており、（図４の図面で時計周りに対して）データパケット生成ユニット３１０で生成されたデータパケットが、直列接続の制御器ユニット４００を一回周回した後、主計算機３００の第二最終データパケット処理ユニット６２０に到達し、（図４の図面で反時計周りに対して）これと同様に、第二データパケット生成ユニット６３０で生成されたデータパケットが、直列接続を一回周回した後、最終データパケット処理ユニット３２０に到達するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明によるモジュール式数値制御装置の実施構成のブロック接続図
【図２】この発明によるモジュール式数値制御装置の別の実施構成のブロック接続図
【図３】この発明によるモジュール式数値制御装置の別の有利な実施構成のブロック接続図
【図４】この発明によるモジュール式数値制御装置の第四の実施構成のブロック接続図
【符号の説明】
【００４５】
１０    主計算機
２０    制御器ユニット
３０    マイクロプロセッサユニット
４０    データパケット生成ユニット
５０    主送信ユニット
６０    データパケット処理ユニット
７０    受信ユニット
８０    シリアルデータ伝送チャネル
９０    送信チャネル
１００    送信ユニット
３１０    データパケット生成ユニット
３２０    データパケット処理ユニット
３３０    主送信ユニット
３４０    主受信ユニット
３５０    主計算機監視ユニット
３６０    トリガー配線
４００    制御器ユニット
４１０    第一データパケット処理ユニット
４２０    第二データパケット処理ユニット
４３０    第一受信ユニット
４４０    第一送信ユニット
４５０    第二受信ユニット
４６０    第二送信ユニット
４８０    シリアルデータ伝送チャネル
４９０    シリアルデータ伝送チャネル
５００    シリアルデータ伝送チャネル
６００    第二主受信ユニット
６１０    第二主送信ユニット
６２０    第二最終データパケット処理ユニット
６３０    第二データパケット生成ユニット
ＳＨ１＿ＩＮ，ＳＨ２＿ＩＮ        安全信号
ＳＨ１＿ＩＮ’，ＳＨ２＿ＩＮ’    内部安全信号
ＳＨ１＿ＯＵＴ，ＳＨ２＿ＯＵＴ    停止信号
【図１】
2006244489.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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